Satellietlaserafstandstechniek onthult een zeespiegelstijging van 90 mm in de afgelopen 30 jaar

Onderzoeksteam past innovatieve techniek toe voor monitoring van wereldwijde oceaanmassa

De stijging van de mondiale gemiddelde zeespiegel (GMSL) is een belangrijke indicator van klimaatverandering. Onderzoekers van de Hong Kong Polytechnic University (PolyU) hebben geavanceerde ruimte-geodetische technologieën gebruikt om het eerste nauwkeurige 30-jarige (1993–2022) record van wereldwijde oceaanmassa verandering (ook wel barystatische zeespiegel genoemd) te leveren, dat de dominante rol ervan in de stijging van GMSL onthult.

Hun onderzoek toont verder aan dat de GMSL gemiddeld met ongeveer 3,3 mm per jaar is gestegen, met een opmerkelijke versnelling, wat de groeiende ernst van klimaatverandering benadrukt. De bevindingen zijn gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences.

De GMSL wordt voornamelijk aangedreven door twee factoren: de thermische uitzetting van zeewater, aangezien de oceanen ongeveer 90% van de overtollige warmte in het klimaatsysteem van de aarde absorberen, en de toename van de wereldwijde oceaanmassa, die voornamelijk wordt veroorzaakt door de instroom van zoet water van smeltend landijs. Daarom is het essentieel om de wereldwijde oceaanmassa verandering op lange termijn te monitoren om de huidige stijging van de GMSL te begrijpen.

Een onderzoeksteam onder leiding van prof. Jianli Chen, hoogleraar Ruimtegeodesie en Aardwetenschappen van de PolyU-afdeling Landmeetkunde en Geo-Informatica (LSGI), samen met dr. Yufeng Nie, onderzoeker aan de LSGI en de hoofdauteur van het onderzoek, heeft voor het eerst directe observaties van wereldwijde oceaanmassa schattingen tussen 1993 en 2022 geleverd door gebruik te maken van tijdvariabele zwaartekrachtveld data verkregen via satellietlaserafstandmeting (SLR).

In het verleden hebben wetenschappers vertrouwd op langdurige observaties van satellietaltimetrie om de stijging van de zeespiegel te projecteren. Barystatische zeespiegelrecords op basis van satellietgravimetrie werden pas beschikbaar met de lancering van het Gravity Recovery and Climate Experiment in 2002.

SLR is een traditionele ruimte-geodetische techniek die wordt gebruikt om de afstand tussen satellieten en grondstations nauwkeurig te meten via laserafstandmeting. Echter, fundamentele beperkingen van SLR, zoals het beperkte aantal satellieten en grondstations, de hoge hoogte van de satellieten (wat betekent dat SLR-afgeleide zwaartekrachtveranderingen alleen de langste golflengten vastleggen) en de lage-graden zwaartekrachtmetingen, hebben de directe toepassing ervan bij het schatten van oceaanmassa veranderingen beperkt.

Om SLR-afgeleide zwaartekrachtvelden effectief te gebruiken voor nauwkeurige schattingen van oceaanmassa veranderingen, heeft het onderzoeksteam een innovatieve forward modeling techniek geïmplementeerd die de beperkingen van de ruimtelijke resolutie aanpakt door gedetailleerde geografische informatie van oceaan-landgrenzen op te nemen. Deze aanpak maakt langdurige monitoring van wereldwijde oceaanmassa veranderingen mogelijk.

Het onderzoek onthulde dat een verhoogde GMSL resulteerde in een wereldwijde gemiddelde zeespiegelstijging van ongeveer 90 mm tussen 1993 en 2022, waarbij ongeveer 60% van deze stijging toe te schrijven is aan de toename van de oceaanmassa.

Sinds ongeveer 2005 wordt de stijging van de GMSL voornamelijk aangedreven door de snelle toename van de wereldwijde oceaanmassa. Deze algehele toename wordt grotendeels gedreven door de versnelde smelting van landijs, met name in Groenland. Gedurende de gehele studieperiode was de smelting van landijs uit poolijsplaten en berggletsjers verantwoordelijk voor meer dan 80% van de totale toename in wereldwijde oceaanmassa.

Prof. Jianli Chen zei: “In de afgelopen decennia heeft de opwarming van het klimaat geleid tot versnelde landijsmelting, die een steeds dominantere rol heeft gespeeld in de stijging van de mondiale zeespiegel. Ons onderzoek maakt directe kwantificering van de toename van de wereldwijde oceaanmassa mogelijk en biedt een uitgebreide beoordeling van de langdurige impact op de zeespiegelbalans. Dit biedt cruciale gegevens voor het valideren van gekoppelde klimaatmodellen die worden gebruikt om toekomstige zeespiegelstijgingsscenario’s te projecteren.”

Dr. Yufeng Nie voegde eraan toe: “Het onderzoek heeft aangetoond dat de oceaanmassa veranderingen die zijn afgeleid van SLR-analyse goed overeenkomen met de totale zeespiegelveranderingen die zijn waargenomen door satellietaltimeters, na correctie voor de effecten van thermische uitzetting van de oceaan. Dit toont aan dat de traditionele SLR-techniek nu kan dienen als een nieuw en krachtig instrument voor langdurige klimaatveranderingsstudies.”